Boaz Almog "levitates" a superconductor

Translator: Morton Bast Reviewer: Thu-Huong Ha

Μετάφραση: Theodora Apostolopoulou Επιμέλεια: Themos Kallos

The phenomenon you saw here for a brief moment

Το φαινόμενο το οποίο είδατε εδώ για λίγο

is called quantum levitation and quantum locking.

ονομάζεται κβαντική αιώρηση και κβαντικό κλείδωμα.

And the object that was levitating here

Το αντικείμενο το οποίο αιωρούταν εδώ

is called a superconductor.

ονομάζεται υπεραγωγός.

Superconductivity is a quantum state of matter,

Η υπεραγωγιμότητα είναι μία κβαντική φάση της ύλης,

and it occurs only below a certain critical temperature.

και συμβαίνει μόνο κάτω από μια συγκεκριμένη κρίσιμη θερμοκρασία.

Now, it's quite an old phenomenon;

Είναι αρκετά παλιό φαινόμενο,

it was discovered 100 years ago.

ανακαλύφθηκε πριν από 100 χρόνια.

However, only recently,

Ωστόσο, μόνο πρόσφατα,

due to several technological advancements,

χάρη σε διάφορες τεχνολογικές εξελίξεις,

we are now able to demonstrate to you

είμαστε σε θέση να σας παρουσιάσουμε

quantum levitation and quantum locking.

την κβαντική αιώρηση και το κβαντικό κλείδωμα.

So, a superconductor is defined by two properties.

Ο υπεραγωγός ορίζεται από δύο ιδιότητες.

The first is zero electrical resistance,

Η πρώτη είναι: μηδενική ηλεκτρική αντίσταση,

and the second is the expulsion of a magnetic field from the interior of the superconductor.

και η δεύτερη είναι: εξώθηση του μαγνητικού πεδίου από το εσωτερικό του υπεραγωγού.

That sounds complicated, right?

Ακούγεται περίπλοκο, σωστά;

But what is electrical resistance?

Αλλά τι είναι η ηλεκτρική αντίσταση;

So, electricity is the flow of electrons inside a material.

Ηλεκτρισμός είναι η ροή των ηλεκτρονίων μέσα σε ένα υλικό.

And these electrons, while flowing,

Αυτά τα ηλεκτρόνια, ενώ κινούνται,

they collide with the atoms, and in these collisions

συγκρούονται με τα άτομα και σ' αυτές τις συγκρούσεις

they lose a certain amount of energy.

χάνουν μία συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας.

And they dissipate this energy in the form of heat, and you know that effect.

Στη συνέχεια διαχέουν αυτή την ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, και ξέρετε το αποτέλεσμα.

However, inside a superconductor there are no collisions,

Ωστόσο, μέσα στον υπεραγωγό δεν πραγματοποιούνται συγκρούσεις,

so there is no energy dissipation.

οπότε δεν υπάρχει διάχυση ενέργειας.

It's quite remarkable. Think about it.

Είναι πραγματικά αξιοθαύμαστο. Σκεφτείτε το.

In classical physics, there is always some friction, some energy loss.

Στην κλασσική φυσική, υπάρχει πάντα κάποια τριβή, κάποια απώλεια ενέργειας.

But not here, because it is a quantum effect.

Αλλά όχι εδώ, επειδή είναι ένα κβαντικό φαινόμενο.

But that's not all, because superconductors don't like magnetic fields.

Αλλά δεν είναι μόνο αυτό, γιατί οι υπεραγωγοί δεν αγαπούν τα μαγνητικά πεδία.

So a superconductor will try to expel magnetic field from the inside,

Ο υπεραγωγός θα προσπαθήσει να διώξει το μαγνητικό πεδίο από το εσωτερικό του

and it has the means to do that by circulating currents.

και έχει τα μέσα να το κάνει αυτό με την κυκλοφορία των ρευμάτων.

Now, the combination of both effects --

Ο συνδυασμός αυτών των δύο φαινομένων --

the expulsion of magnetic fields and zero electrical resistance --

η έξωση των μαγνητικών πεδίων και η μηδενική ηλεκτρική αντίσταση

is exactly a superconductor.

είναι ακριβώς ένας υπεραγωγός.

But the picture isn't always perfect, as we all know,

Αλλά η εικόνα δεν είναι πάντα τέλεια, όπως όλοι γνωρίζουμε,

and sometimes strands of magnetic field remain inside the superconductor.

και κάποιες φορές γραμμές μαγνητικού πεδίου παραμένουν στο εσωτερικό του υπεραγωγού.

Now, under proper conditions, which we have here,

Κάτω από κατάλληλες συνθήκες, που έχουμε εδώ,

these strands of magnetic field can be trapped inside the superconductor.

αυτές οι γραμμές μαγνητικού πεδίου μπορεί να παγιδευτούν στο εσωτερικό του υπεραγωγού.

And these strands of magnetic field inside the superconductor,

Αυτές οι γραμμές μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό του υπεραγωγού,

they come in discrete quantities.

έρχονται σε διακριτές ποσότητες.

Why? Because it is a quantum phenomenon. It's quantum physics.

Γιατί; Επειδή πρόκειται για κβαντικό φαινόμενο. Είναι κβαντική φυσική.

And it turns out that they behave like quantum particles.

Και αποδεικνύεται ότι συμπεριφέρονται σαν κβαντικά σωματίδια.

In this movie here, you can see how they flow one by one discretely.

Σε αυτή την ταινία, μπορείτε να δείτε πώς ρέουν μία-μία διακριτά.

This is strands of magnetic field. These are not particles,

Αυτές είναι γραμμές μαγνητικού πεδίου. Δεν είναι σωματίδια,

but they behave like particles.

αλλά συμπεριφέρονται σαν σωματίδια.

So, this is why we call this effect quantum levitation and quantum locking.

Γι΄αυτό και ονομάζουμε αυτό το φαινόμενο κβαντική αιώρηση και κβαντικό κλείδωμα.

But what happens to the superconductor when we put it inside a magnetic field?

Αλλά τι συμβαίνει στον υπεραγωγό όταν τον βάζουμε μέσα σε μαγνητικό πεδίο;

Well, first there are strands of magnetic field left inside,

Πρώτον, κάποιες γραμμές μαγνητικού πεδίου έχουν παραμείνει στο εσωτερικό του

but now the superconductor doesn't like them moving around,

αλλά τώρα ο υπεραγωγός δεν θέλει να μετακινούνται

because their movements dissipate energy,

γιατί οι κινήσεις τους διαχέουν ενέργεια,

which breaks the superconductivity state.

η οποία καταστρέφει την υπεραγώγιμη φάση.

So what it actually does, it locks these strands,

Έτσι αυτό που κάνει είναι να κλειδώνει αυτές τις γραμμές,

which are called fluxons, and it locks these fluxons in place.

οι οποίες ονομάζονται φλαξόνια, και τις κλειδώνει στη θέση τους.

And by doing that, what it actually does is locking itself in place.

Και κάνοντας αυτό, στην πραγματικότητα κλειδώνεται ο ίδιος στη θέση του.

Why? Because any movement of the superconductor will change their place,

Γιατί; Επειδή οποιαδήποτε κίνηση του υπεραγωγού θα αλλάξει τη θέση τους,

will change their configuration.

θα αλλάξει τη διάταξή τους.

So we get quantum locking. And let me show you how this works.

Έτσι δημιουργείται το κβαντικό κλείδωμα. Και τώρα μπορώ να σας δείξω πώς δουλεύει.

I have here a superconductor, which I wrapped up so it'd stay cold long enough.

Έχω εδώ έναν υπεραγωγό, τον οποίο έχω τυλίξει, ώστε να μένει κρύος αρκετή ώρα.

And when I place it on top of a regular magnet,

Και όταν τον τοποθετώ στο πάνω μέρος ενός κανονικού μαγνήτη

it just stays locked in midair.

μένει κλειδωμένος στον αέρα.

(Applause)

(Χειροκρότημα)

Now, this is not just levitation. It's not just repulsion.

Τώρα, αυτό δεν είναι απλώς αιώρηση. Δεν είναι απλώς απώθηση.

I can rearrange the fluxons, and it will be locked in this new configuration.

Μπορώ να αναδιατάξω τα φλαξόνια και θα κλειδωθούν στη νέα θέση.

Like this, or move it slightly to the right or to the left.

Έτσι, ή λίγο προς τα δεξιά ή προς τ΄αριστερά.

So, this is quantum locking -- actually locking -- three-dimensional locking of the superconductor.

Αυτό είναι το κβαντικό κλείδωμα --πραγματικά κλείδωμα-- το τρισδιάστατο κλείδωμα του υπεραγωγού.

Of course, I can turn it upside down,

Φυσικά, μπορώ να τον αναποδογυρίσω,

and it will remain locked.

και θα παραμείνει κλειδωμένος.

Now, now that we understand that this so-called levitation is actually locking,

Τώρα που καταλαβαίνουμε ότι αυτή η λεγόμενη αιώρηση είναι στην πραγματικότητα κλείδωμα--

Yeah, we understand that.

ναι, το καταλαβαίνουμε αυτό.

You won't be surprised to hear that if I take this circular magnet,

Δεν θα εκπλαγείτε να ακούσετε ότι αν πάρω αυτόν τον κυκλικό μαγνήτη,

in which the magnetic field is the same all around,

στον οποίο το μαγνητικό πεδίο είναι το ίδιο παντού,

the superconductor will be able to freely rotate around the axis of the magnet.

ο υπεραγωγός θα μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από τον άξονα του μαγνήτη.

Why? Because as long as it rotates, the locking is maintained.

Γιατί; Επειδή όσο περιστρέφεται, το κλείδωμα διατηρείται.

You see? I can adjust and I can rotate the superconductor.

Βλέπετε; Μπορώ να προσαρμόσω και να περιστρέψω τον υπεραγωγό.

We have frictionless motion. It is still levitating, but can move freely all around.

Έχουμε κίνηση χωρίς τριβές. Ακόμα αιωρείται, αλλά μπορεί να μετακινείται ελεύθερα παντού.

So, we have quantum locking and we can levitate it on top of this magnet.

Έτσι, έχουμε κβαντικό κλείδωμα και μπορούμε να το κάνουμε να αιωρείται πάνω σ' αυτό τον μαγνήτη.

But how many fluxons, how many magnetic strands are there in a single disk like this?

Αλλά πόσα φλαξόνια, πόσες μαγνητικές γραμμές υπάρχουν σε ένα μόνο δίσκο σαν κι αυτόν;

Well, we can calculate it, and it turns out, quite a lot.

Μπορούμε να τις υπολογίσουμε, και αποδεικνύεται ότι είναι πολλές.

One hundred billion strands of magnetic field inside this three-inch disk.

Εκατό δισεκατομμύρια γραμμές μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό αυτού του δίσκου πάχους τριών ιντσών.

But that's not the amazing part yet, because there is something I haven't told you yet.

Αλλά αυτό δεν είναι το εκπληκτικό μέρος ακόμα, γιατί υπάρχει κάτι που δε σας έχω πει.

And, yeah, the amazing part is that this superconductor that you see here

Και, ναι, το εκπληκτικό μέρος είναι ότι αυτός ο υπεραγωγός που βλέπετε εδώ

is only half a micron thick. It's extremely thin.

έχει πάχος μόλις μισό μικρόμετρο. Είναι εξαιρετικά λεπτός.

And this extremely thin layer is able to levitate more than 70,000 times its own weight.

Αυτό το εξαιρετικά λεπτό στρώμα είναι σε θέση να σηκώσει πάνω από 70.000 φορές το βάρος του.

It's a remarkable effect. It's very strong.

Είναι ένα αξιοθαύμαστο φαινόμενο. Πολύ ισχυρό.

Now, I can extend this circular magnet,

Τώρα, μπορώ να επιμηκύνω αυτόν τον κυκλικό μαγνήτη,

and make whatever track I want.

και να κάνω όποια τροχιά θέλω.

For example, I can make a large circular rail here.

Για παράδειγμα, μπορώ να κάνω μια μεγάλη κυκλική γραμμή εδώ.

And when I place the superconducting disk on top of this rail,

Και όταν τοποθετήσω τον υπεραγώγιμο δίσκο πάνω σ' αυτή την γραμμή,

it moves freely.

κινείται ελεύθερα.

(Applause)

(Χειροκρότημα)

And again, that's not all. I can adjust its position like this, and rotate,

Και πάλι, αυτό δεν είναι όλο. Μπορώ να προσαρμόσω τη θέση του, έτσι, και να το περιστρέψω

and it freely moves in this new position.

και μετακινείται ελεύθερα σ' αυτή τη νέα θέση.

And I can even try a new thing; let's try it for the first time.

Μπορώ ακόμη να προσπαθήσω κάτι καινούριο. Ας το δοκιμάσουμε για πρώτη φορά.

I can take this disk and put it here,

Μπορώ να πάρω αυτό τον δίσκο και να τον βάλω εδώ

and while it stays here -- don't move --

και ενώ μένει εδώ --μην κουνηθείτε--

I will try to rotate the track,

θα προσπαθήσω να μετακινήσω την τροχιά

and hopefully, if I did it correctly,

κι ελπίζουμε, αν το έκανα σωστά,

it stays suspended.

να παραμένει στον αέρα.

(Applause)

(Χειροκρότημα)

You see, it's quantum locking, not levitation.

Βλέπετε, είναι κβαντικό κλείδωμα, όχι αιώρηση.

Now, while I'll let it circulate for a little more,

Τώρα, ενώ το αφήνω να περιστραφεί λίγο ακόμα,

let me tell you a little bit about superconductors.

επιτρέψτε μου να σας πω λίγα πράγματα για τους υπεραγωγούς.

Now -- (Laughter) --

Τώρα -- (Γέλια) --

So we now know that we are able to transfer enormous amount of currents inside superconductors,

Τώρα ξέρουμε ότι είμαστε σε θέση να μεταφέρουμε τεράστιες ποσότητες ρεύματος στο εσωτερικό υπεραγωγών,

so we can use them to produce strong magnetic fields,

και έτσι να τους χρησιμοποιήσουμε για να παράγουμε ισχυρά μαγνητικά πεδία,

such as needed in MRI machines, particle accelerators and so on.

όπως απαιτείται σε μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας, επιταχυντές σωματιδίων και ούτω καθεξής.

But we can also store energy using superconductors,

Αλλά μπορούμε επίσης να αποθηκεύσουμε ενέργεια με υπεραγωγούς,

because we have no dissipation.

διότι δεν έχουμε καθόλου διάχυση.

And we could also produce power cables, to transfer enormous amounts of current between power stations.

Θα μπορούσαμε να φτιάξουμε καλώδια τροφοδοσίας, για να μεταφέρουμε τεράστια ποσότητα ρεύματος μεταξύ σταθμών ηλεκτρικής ενέργειας.

Imagine you could back up a single power station with a single superconducting cable.

Φανταστείτε να μπορούσατε να υποστηρίξετε έναν ηλεκτρικό σταθμό με ένα μόνο υπεραγώγιμο καλώδιο.

But what is the future of quantum levitation and quantum locking?

Αλλά ποιο είναι το μέλλον της κβαντικής αιώρησης και του κβαντικού κλειδώματος;

Well, let me answer this simple question by giving you an example.

Επιτρέψτε μου να απαντήσω αυτή την απλή ερώτηση, δίνοντάς σας ένα παράδειγμα.

Imagine you would have a disk similar to the one I have here in my hand,

Φανταστείτε να είχατε ένα δίσκο παρόμοιο με αυτό που έχω εδώ στα χέρια μου,

three-inch diameter, with a single difference.

διαμέτρου τριών ιντσών, με μία μόνο διαφορά.

The superconducting layer, instead of being half a micron thin,

Το υπεραγώγιμο στρώμα, αντί να έχει πάχος μισό μικρόμετρο,

being two millimeters thin, quite thin.

να έχει πάχος δύο χιλιοστά, αρκετά λεπτό.

This two-millimeter-thin superconducting layer could hold 1,000 kilograms, a small car, in my hand.

Αυτό το υπεραγώγιμο στρώμα πάχους δύο χιλιοστών, θα μπορούσε να κρατήσει 1.000 κιλά, ένα μικρό αυτοκίνητο, στο χέρι μου.

Amazing. Thank you.

Απίστευτο. Σας ευχαριστώ

(Applause)

(Χειροκρότημα)